ARM多核调度器DSU

1. 背景

        从A75开始，ARM提出了一个新的多核心管理系统单元，叫做DSU(DynamIQ Shared Unit)。DSU的核心功能是控制CPU内核，使其成簇Cluster使用，簇内每一个核心可以单独开关、调整频率/电压，能效表现更佳，甚至制造商是可以将不同核心以不对等的数量放到一个簇内，兼顾成本与性能。

        再有就是L3缓存的共享。DSU能够使用CCI、CCN或是CMN不同总线技术，把CPU与SoC里其它单元（GPU、Modem、内存）高速连接起来；假如它拥有4MB三级缓存，能以动态方式分配缓存给每个核心，比如说Cortex-A75×1+ Cortex-A55×7下，可以将3MB缓存分配给A75核心，剩下7个A55核心共享1MB缓存，甚至可将三级缓存交给GPU等单元使用，灵活性非常高；

        在设计DynamIQ之时ARM还考虑到冗余需求，比如相比智能手机，汽车对可靠性、冗余度要求高出不少，DynamIQ允许多个簇通过CCIX连接在一起，这样处理器就可以分布于汽车不同位置，当发生交通意外一个簇受损时，DynamIQ技术可以调用出备用处理器，保证汽车正常运转。

2. DSU结构

DynamIQ cluster顶层由DSU与DebugBlock组成。

DSU：包含L3、ctrl logic & external interface。

DebugBlock：包含3组apb接口、rom、CTM、CTI & PMU。

2.1 组件说明

元件	描述
CPU桥接器	CPU 网桥，控制内核和 DSU 之间的缓冲和异步处理。
时钟和电源管理	群集支持一组由外部电源控制器控制的省电模式。这些模式是通过 P 通道上的电源模式请求来选择的，对于每个内核，以及用于 DSU 的单独 PChannel。 通过从外部时钟控制器向DSU发出的Q通道请求来支持时钟门控。Q 通道允许单独控制 SCLK、PCLK、ATCLK 和 GICCLK 时钟输入。
Snoop 控制单元	SCU 保持集群中所有数据缓存之间的一致性，存在私有的缓冲区
L3 缓存	缓存大小实现为 256KB、512KB、1MB、1.5MB、2MB、3MB 或 4MB。 所有缓存的行长均为 64 字节。 可选择实现数据和标签RAM的ECC保护。
主存储器主控	主存储器接口最多支持两个ACE或CHI主接口。
加速器一致性端口	加速器一致性端口 （ACP） 是可选的从接口。ACP 提供对可缓存内存的直接内存访问。SCU 通过检查 ACP 访问在核心和 L3 缓存中的分配来保持缓存一致性。ACP 实现了ACELite 协议的子集。
外设端口	外设端口是可选的主接口，提供对紧密耦合加速器的DEVICE访问。该端口实现 AXI 4 主接口协议。
DSU系统控制寄存器	DSU 实现一组系统控制寄存器，这些寄存器对群集中的所有内核都是通用的。您可以从 集群中的任何内核访问这些寄存器。这些寄存器提供： 1.控制群集的电源管理。 2.L3缓存分区控制。 3.CHI QoS总线控制和方案ID分配。 4.有关 DSU硬件配置的信息。 5.L3 缓存命中和未命中计数信息。
调试和跟踪组件	每个内核都包括一个嵌入式跟踪宏单元 （ETM），允许在调试时进行程序跟踪。 来自内核的触发事件被合并并输出到调试 APB 主节点。在调试 APB 从机上接收到内核的触发事件和调试寄存器访问。
群集到 DebugBlock APB	当 APB 写入时，来自内核的触发事件将传输到 DebugBlock
DebugBlock 群集 APB	触发事件在APB 写入 DSU 时传输到内核。来自系统调试APB 的寄存器访问被传输到 DSU
系统调试 APB	系统调试 APB 从属接口连接到外部 CoreSight 组件，如调试访问端口（DAP）
CTI 和 CTM	DebugBlock 实现嵌入式交叉触发器 （ECT）。交叉触发接口 （CTI） 分配给集群 中的每个 PE，如果存在，则为集群 ELA 分配额外的 CTI。CTI 通过交叉触发矩阵 （CTM） 相互连接。实现单个外部通道接口，允许将交叉触发扩展到 SoC。
调试ROM	ROM 表包含系统中的组件列表。调试器可以使用 ROM 表来确定实现了哪些CoreSight 组件
电源管理和时钟门控	DebugBlock 实现了两个 Q 通道接口，一个用于控制 PCLK 时钟的请求，另一个用于控制调试电源域的请求。

3. DSU AE结构

        DSU AE主要是添加了比较器，再有就是亮色部分都复制一份，包括执行逻辑、时钟、功率状态，各个界面，当然缓存不能复制，那样成本太高，也意义不大。

3.1 Split模式

3.2 lockstep模式

3.3 Hybrid模式

3.4 CMN

        ARM发展了一种介于总线和NoC之间的连接系统，称之为CMN，主要用于连接CPU内核，也可以CPU内核和加速器之间的连接。采用MESH网格结构，但没有路由功能，本质上还是总线，但MESH网格支持的单元很多，远比一般总线要多，最高可支持512核，支持512MB的L3缓存，目标市场主要是HPC领域。